L’hexafluorure de soufre est un composé chimique de soufre et de fluor, de formule chimique . C’est un gaz inerte, sans odeur, incolore. Son potentiel de réchauffement global (PRG) est très élevé, de celui du dioxyde de carbone sur une période de .

Synthèse et propriétés chimiques

Le peut être préparé en exposant du soufre à du difluor , procédé découvert par Henri Moissan et Paul Lebeau en 1901. D'autres fluorures de soufre se forment au cours de cette réaction, mais ils disparaissent par chauffage (qui dismute le décafluorure de disoufre , très toxique) et traitement du produit par l'hydroxyde de sodium NaOH pour éliminer le tétrafluorure de soufre restant.

Le est pratiquement inerte chimiquement. Il ne réagit pas avec le sodium fondu, mais réagit de façon exothermique avec le lithium.

On peut préparer le à partir du , mais il s'agit d'un oxydant fort qui s'hydrolyse rapidement en sulfate .

Applications

Applications médicales L'hexafluorure de soufre est le gaz utilisé dans la fabrication des microbulles de Sonovue (laboratoire Bracco).. Ces microbulles servent d'agent de contraste lors d'échographies cardiaques et vasculaires..

Ce gaz est aussi couramment utilisé en ophtalmologie dans le tamponnement du décollement de rétine et des trous maculaires.

Applications électriques Ce gaz est un excellent isolant électrique.. L'hexafluorure de soufre remplit les critères nécessaires à l'isolation électrique : il a une excellente rigidité diélectrique, supérieure à celle de l'air, est très électronégatif et a une bonne capacité de transfert thermique. Il est également stable chimiquement : inerte, non , non inflammable et non toxique. Le seul danger pour la santé est le risque de suffocation. Sa température de décomposition est de . Sa plage de température d'utilisation pour les appareils électriques va de .

Sa bonne rigidité diélectrique provient du fait que le SF6 est très électronégatif : il absorbe les électrons qui ne peuvent ainsi pas ioniser le gaz et ne peuvent pas mener à une décharge électrique. Le SF6 a par ailleurs une propriété remarquable pour l'extinction des arcs électriques : il se décompose sous l'effet de l'arc et se recompose extrêmement rapidement, permettant au gaz de retrouver sa rigidité diélectrique. Cette propriété le rend tout particulièrement adapté pour la réalisation de disjoncteurs haute tension en courant alternatif. Ses capacités d'isolation se régénèrent après un arc électrique.

Le SF6 produit dans le monde est utilisé pour 80 % dans les disjoncteurs à haute tension et dans les postes électriques sous enveloppe métallique. Ce gaz isolant est également utilisé dans certains transformateurs de mesure et parafoudres.

Plus généralement, il est utilisé dans les matériels des postes électriques.

Autres usages Le est aussi utilisé :

comme gaz détecteur de fuites (usage maintenant interdit en Union européenne, Directive F-gasArticle sur le sujet, Euractiv.) ; dans la métallurgie pour la production d’aluminium et de magnésium ; dans la fabrication de semi-conducteurs (en raison de son caractère inerte et de sa densité permettant de maintenir la pureté du milieu contre les poussières et éléments oxydants), ainsi que dans la gravure ionique réactive du silicium ; dans les accélérateurs de particules, pour les mêmes raisons que pour les applications électriques ; dans la semelle de certaines chaussures de sport jusqu’aux années 2000 (avant d’être remplacé par de l’azote, à cause de son caractère de gaz à effet de serre)Les Nike air en utilisaient, voir par exemple . ; dans certains tours de magie : à cause de sa très forte densité (de même que l’hélium pour la raison inverse) ; dans des spectacles : inhalé, il rend la voix plus grave (à cause de sa forte densité, qui modifie la vitesse de propagation des ondes sonores dans l’espace vibratoire des cordes vocales), à l’inverse de l’hélium ; cette pratique est fortement déconseillée à cause des risques élevés de suffocation et de l'effet des émissions de gaz à effet de serre ; l'intérêt pédagogique du est d'avoir des caractéristiques physiques permettant une mise en évidence du point critique « relativement » aisément. Tc vaut en effet environ sous une pression de Hexafluorure de soufre, Gas encyclopedia, Air liquide.. L'expérience permet de faire « le tour » du point critique en observant le phénomène d'opalescence critique.

Dangers Ce gaz n'est pas toxique. Néanmoins, il est suffocant en cas d’exposition à une concentration élevée et prolongée (au même titre que d’autres gaz inertes tels que l’hélium, l’argon ou l’azote). La ventilation du local dans lequel il est employé suffit normalement à réduire les risques de suffocation.

Par ailleurs, les produits issus de sa décomposition, causée par l'effet couronne et les arcs électriques, en l'occurrence le et le HF, sont très toxiques et très corrosifs.

Aspects environnementaux thumb|Premier test de représentation (cartographie hyperspectrale) d'émissions (industrielles) d'hexafluorure de soufre et d'ammoniac, à une distance de . L'hexafluorure de soufre () est l'un des six types de gaz à effet de serre visés par le protocole de Kyoto et par la directive 2003/87/CE. Son potentiel de réchauffement global (PRG) sur est supérieur à celui du dioxyde de carbone citant le cinquième rapport d'évaluation du GIEC., ce qui en fait potentiellement le plus puissant gaz à effet de serre sur Terre. Cela signifie que chaque kilogramme de émis dans l’atmosphère a le même impact sur l’effet de serre global que de , pour une période de . De plus, sa durée de vie dans l'atmosphère atteint , contre environ pour le dioxyde de carbone.. Cela implique que le PRG du est encore plus élevé pour une période de référence de , c'est-à-dire un PRG celui du .. En 2000, la contribution du gaz à l’effet de serre global était estimée à 0,3 %., mais cette valeur a possiblement évolué depuis les dernières années.

Les émissions de sont dues principalement à la production de magnésium, à la fabrication et l’utilisation des équipements électriques de haute tension, à la fabrication de câbles et aux accélérateurs de particules. Si elles diminuent dans des pays comme la France (division par cinq entre 1990 et 2019), elles croissent continûment dans le monde, du fait de la multiplication des équipements électriques employant le gaz, dont le nombre devrait augmenter de 75 % entre 2020 et 2030..

En France en 2013, près de d'équivalent de ont été émisesÉmissions totales d'hexafluorure de soufre (SF6) en France de 2008 à 2013, Statista, ., sur un total d’un peu plus de de tonnes d’équivalent Émissions totales de gaz à effet de serre (GES) de l'ensemble des secteurs en France de 2005 à 2017 (en millions de tonnes d'équivalent CO2), Statista, ..

En 2002, le utilisé dans l’appareillage électrique a représenté 0,05 % des émissions de gaz à effet de serre de l’Europe des 15. L’industrie électrique le recycle en grande partie : les appareils en fin de vie sont vidés de leur gaz, lequel après traitement est utilisé pour remplir de nouveaux appareils. Ses émissions ont nettement baissé de 1990 à 2004 (-40 % au Canada et -34 % en France)..

En 2021, les émissions de en Chine ont atteint 125 millions de tonnes d'équivalent (environ 1 % des émissions totales de carbone du pays), soit 57 % des émissions mondiales d'hexafluorure de soufreLe SF6, un gaz à effet de serre 24 000 fois plus puissant que le CO2, Euronews, 7 avril 2024..

Alternative pour le matériel électrique Un mélange de SF et de diazote dans les proportions 20 %/80 % a une rigidité électrique égale à environ 70 % celle du SF seul. Il représente donc une solution pour remplacer le SF pur. Par contre, un gaz de substitution ayant les mêmes propriétés n'a pas encore été trouvé..

Notes et références

Voir aussi Bibliographie

Articles connexes Disjoncteur haute tension Molécule hypervalente Pentafluorure de soufre trifluorométhyle

Liens externes Air Liquide encyclopédie des gaz : Fiche SF6 SF6 dans l'appareillage électrique HTA

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